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摘 要：为适应社会发展、环境保护的需要,洁净煤技术应运而生,而选煤则是洁净煤技术的主要技术.文章介绍了选煤在洁净煤中的应用,指出我国选煤技术的发展方向.
关 键 词：煤炭选煤洁净煤
煤炭是我国重要的能源之一,占一次能源的75%.我国煤炭资源丰富,资源总量5157亿吨,位居世界第一,可采储量2040亿吨,位居世界第二,然而在煤矿开采、运输和应用的整个环节中,造成环境的严重污染.在我国,原煤含矸量一般为20～30%,有的还更高.这时,洁净煤技术应运而生.
所谓洁净技术是指煤炭从开采、洗选加工、废弃物的综合应用过程中,为了保护环境和提高资源利用效率的高新技术的总称,而选煤则是洁净煤技术的主要技术、研究重点.选煤的主要任务就是除去原煤中的杂质,降低煤炭的灰分和硫分提高原煤质量,适应用户要求.选煤技术是煤燃烧前的处理.我国选煤技术已经趋于成熟,选煤在洁净煤中的应用大致可以分为四个方向.
一、物理选煤
物理选煤主要包括跳汰、湿法重介和浮选.采用先进的洗选技术,可以将原煤中的灰分降低至原来的50～70%,脱除黄铁矿硫40～50%,并可回收黄铁矿,还可以节省大力运输费用和提高企业经济效益等.
1.跳汰选煤
跳汰选煤是利用物料密度的差异在脉动的水流中分选的过程.跳汰工艺经历百年的历史已经成熟.自鲍姆跳汰机问世一百多年以来,跳汰机已成为选矿工业中重要的分选设备之一.跳汰分选的优点在于：工艺流程简单、设备操作维修方便、处理能力大、洗选成本低,但分选精度低.在煤炭加工过程中,跳汰选煤占很大比例,全世界每年入洗的原煤中,有50%左右是采用跳汰分选,尤其是在我国70%的精煤是通过跳汰分选后取得的.有效分选精度0.5～100mm.跳汰选煤既可不分级入洗,也可分级入洗.
2.湿法重介选煤
湿法重介质选煤是用密度大于水,并介于煤和矸石之间的重液或重悬浮液作介质实现分选的一种重力选煤方法.常采用磁电粉选煤.湿法重介工艺可以分选难选、极难选煤,分选精度高.
湿法重介质选煤用于高硫煤脱硫是最有效的.要尽可能脱除煤中的黄铁矿硫,首先要把煤破碎到一定粒度,达到单体解离度.破碎粒度视黄铁矿在煤中的分布状态而定.一般要破碎到-13mm或-6mm,必要时可能更细.然后按低密度分选,选出含硫较低的精煤.因为对于许多以无机硫为主的煤,含硫量随密度升高.一般情况下密度大于1400或1500kg/m3以上时,硫分随密度上升很快,所以分选密度必须小于1400或1500kg/m3,此时,煤的可选性都很难选.对这种粉煤含量大又极难选的煤,高分选精度的重介质旋流器可以发挥独特的作用.近年来,重介旋流器的应用越来越受到各个新兴选煤厂的青睐.例如,重庆中梁山矿务局选煤厂和天府矿务局磨心坡选煤厂.这两个厂都是采用φ400mm中心给料圆筒形重介质旋流器脱硫,分选粒度下限可达到0.15～0.10mm,不仅可以使浮选入料的含硫量基本达标,灰分也比原生煤泥降低5%,并使入浮煤泥量比原跳汰流程减少约1/3.
3.浮选
浮选是根据矿物颗粒表面物理化学性质的不同,从矿石中分离有用矿物的技术方法.由于实际上常用的是泡沫浮选分选细粒的物料,所以通常所说的浮选主要是指泡沫浮选.浮选的发展历史短,但发展较快,应用前景较好.浮选的应用广泛,但浮选较跳汰、湿法重介工艺成本高,仍然是处理0.5mm煤泥的重要方法.但是,由于捕剂、抑制剂的使用对环境有影响,未完全达到洁净煤技术的要求.
二、化学选煤
化学选煤是通过化学的方法来除去煤中的硫,物理洗煤只能除去30～60%的无机硫,而不能除去有机硫.碱融法是目前一种重要的化学选煤方法.其原理和过程是煤在350～400℃与炽热的金属碱化物混合,金属碱化物与煤中含硫官能团反应,使其转变成可溶的盐类进人熔融碱中,再经水洗和酸洗后,可以得到低硫、低灰的洁净煤.化学方法不仅可以脱除无机硫,还可以脱除有机硫,但化学选煤方法成本高,处在研究当中,尚未实现工业化大生产.
三、微生物选煤
微生物选煤是用某些自养性和异养性微生物,直接或间接地利用其代谢产物从煤中脱除有机硫和无机硫达到脱硫的目的.微生物选煤是近几年来新兴的一种选煤技术,微生物选煤工艺条件温和.
微生物选煤是用于研究煤中黄铁矿有机硫的脱除.脱除黄铁矿硫的方法生物堆积浸滤法、生物表面氧化处理法、生物选择性絮凝法等.以微生物堆积浸滤法为例阐述微生物脱除黄铁矿硫.
微生物堆积浸滤法过程是一个生物氧化过程,起到催化剂的作用.生物浸出通过两个途径进行,即直接作用和间接作用.主要是利用嗜硫菌对黄铁矿晶格的直接氧化作用或通过细菌代谢产物对黄铁矿晶格的间接氧化作用,使不溶性黄铁矿转化成可溶性硫酸进入溶液,达到脱硫的目的.对于煤中有机硫的脱除要比无机硫困难得多,当前生物脱硫的研究偏重于煤中无机硫的脱除.
这种方法的优点是,煤矿不需要开采选煤,有能耗小、成本低、,可节约大量人力和物力,减少环境污染.缺点是浸出的流动性差、尾矿与菌液接触面积小,选煤处理周期长,微生物的培养较为困难.生物脱硫是应用于煤炭工业的一项生物工程技术.
四、联合选煤工艺
除了以上提及的各种方法外,还有一些选煤技术是把两种方法结合起来.例如,重介微生物脱硫工艺是把微生物处理与湿法重介选煤两者相结合,还有把湿法重介选煤和化学法结合起来的处理方法.在了解各种选煤技术方法的特点基础之上,针对不同煤质的煤,选择合适的选煤脱硫降灰方法,使煤炭成为洁净、高效能源,实现社会的可持续发展.